Eclipse total de Sol desde Novosibirsk (Rusia). Durante unos minutos se hace la oscuridad casi total (a pleno día) y se ve la corona solar, las estrellas y los planetas más brillantes. Créditos: J.C. Casado & D. López - starryearth.com. Shelios 2008.
Un equipo internacional liderado por la Universidad de Queen, de Belfast, ha descubierto por qué las ondas magnéticas del interior del Sol se fortalecen y crecen a medida que emergen a su superficie.
El descubrimiento ofrece una explicación a la elevada temperatura de la corona solar, mayor que la de la superficie del Sol pese a esta más alejada de la fuente de calor. Los resultados se publican en la revista Nature Astronomy.
Durante más de 60 años, las observaciones del Sol han demostrado que las ondas magnéticas aumentan en fuerza a medida que abandonan el interior solar, pero hasta ahora este fenómeno ha representado un misterio sin resolver.
Las altas temperaturas de la corona también han sido siempre un misterio. Por lo general, cuánto más cerca estamos de una fuente de calor, más cálidos nos sentimos. Sin embargo, en el Sol ocurre todo lo contrario: sus capas externas son más cálidas que la fuente de calor en su superficie.
Los científicos han aceptado durante mucho tiempo que las ondas magnéticas canalizan la energía desde el vasto depósito de energía interior del Sol, que es alimentado por fusión nuclear, hacia las regiones externas de su atmósfera.
Por lo tanto, comprender cómo se genera y se propaga el movimiento ondulatorio en toda la estrella es de gran importancia para los investigadores.
El equipo de científicos, que incluye 13 científicos de cinco países y 11 institutos de investigación, incluido el Instituto de Astrofísica de Canarias, forman un consorcio llamado "Ondas en la atmósfera solar inferior (WaLSA)" para llevar a cabo la investigación sobre estos misterios, realizando observaciones en alta resolución del telescopio solar Dunn, de la National Science Foundation, en Nuevo México.
Nueva comprensión
“Esta nueva comprensión del movimiento de las ondas –explica David Jess, de la Facultad de Matemáticas y Física de la Universidad de Queen e investigador principal- puede ayudarnos a descubrir la pieza que falta en el rompecabezas de por qué las capas externas del Sol están más calientes que su superficie, a pesar de estar más lejos de la fuente de calor. Al dividir la luz del Sol en sus colores básicos, pudimos examinar el comportamiento de ciertos elementos de la tabla periódica dentro de su atmósfera, incluyendo el silicio (formado cerca de la superficie del Sol), el calcio y el helio (formado en la cromosfera donde la amplificación de la onda es más evidente).”
Y añade: “Las variaciones en los elementos permitieron descubrir las velocidades del plasma del Sol. Se compararon as escalas de tiempo sobre las que evolucionaron, lo que permitió registrar las frecuencias de las ondas del Sol. Esto es similar a cómo un conjunto musical complejo se deconstruye en notas y frecuencias básicas mediante la visualización de su partitura musical”.
Posteriormente, el equipo ha podido hacer simulaciones informáticas usando superordenadores.
“Como resultado –informa Andrés Asensio Ramos, del IAC-, hemos descubierto que el proceso de amplificación de ondas se puede atribuir a la formación de un 'resonador acústico', donde los cambios significativos de temperatura entre la superficie del Sol y su corona exterior crean límites que son parcialmente reflectantes y actúan para atrapar las ondas, lo que les permite intensificar y crecer dramáticamente en fuerza”.
El descubrimiento ofrece una explicación a la elevada temperatura de la corona solar, mayor que la de la superficie del Sol pese a esta más alejada de la fuente de calor. Los resultados se publican en la revista Nature Astronomy.
Durante más de 60 años, las observaciones del Sol han demostrado que las ondas magnéticas aumentan en fuerza a medida que abandonan el interior solar, pero hasta ahora este fenómeno ha representado un misterio sin resolver.
Las altas temperaturas de la corona también han sido siempre un misterio. Por lo general, cuánto más cerca estamos de una fuente de calor, más cálidos nos sentimos. Sin embargo, en el Sol ocurre todo lo contrario: sus capas externas son más cálidas que la fuente de calor en su superficie.
Los científicos han aceptado durante mucho tiempo que las ondas magnéticas canalizan la energía desde el vasto depósito de energía interior del Sol, que es alimentado por fusión nuclear, hacia las regiones externas de su atmósfera.
Por lo tanto, comprender cómo se genera y se propaga el movimiento ondulatorio en toda la estrella es de gran importancia para los investigadores.
El equipo de científicos, que incluye 13 científicos de cinco países y 11 institutos de investigación, incluido el Instituto de Astrofísica de Canarias, forman un consorcio llamado "Ondas en la atmósfera solar inferior (WaLSA)" para llevar a cabo la investigación sobre estos misterios, realizando observaciones en alta resolución del telescopio solar Dunn, de la National Science Foundation, en Nuevo México.
Nueva comprensión
“Esta nueva comprensión del movimiento de las ondas –explica David Jess, de la Facultad de Matemáticas y Física de la Universidad de Queen e investigador principal- puede ayudarnos a descubrir la pieza que falta en el rompecabezas de por qué las capas externas del Sol están más calientes que su superficie, a pesar de estar más lejos de la fuente de calor. Al dividir la luz del Sol en sus colores básicos, pudimos examinar el comportamiento de ciertos elementos de la tabla periódica dentro de su atmósfera, incluyendo el silicio (formado cerca de la superficie del Sol), el calcio y el helio (formado en la cromosfera donde la amplificación de la onda es más evidente).”
Y añade: “Las variaciones en los elementos permitieron descubrir las velocidades del plasma del Sol. Se compararon as escalas de tiempo sobre las que evolucionaron, lo que permitió registrar las frecuencias de las ondas del Sol. Esto es similar a cómo un conjunto musical complejo se deconstruye en notas y frecuencias básicas mediante la visualización de su partitura musical”.
Posteriormente, el equipo ha podido hacer simulaciones informáticas usando superordenadores.
“Como resultado –informa Andrés Asensio Ramos, del IAC-, hemos descubierto que el proceso de amplificación de ondas se puede atribuir a la formación de un 'resonador acústico', donde los cambios significativos de temperatura entre la superficie del Sol y su corona exterior crean límites que son parcialmente reflectantes y actúan para atrapar las ondas, lo que les permite intensificar y crecer dramáticamente en fuerza”.
Guitarra acústica
Los investigadores también han encontrado que el grosor de la cavidad de resonancia, la distancia entre los cambios significativos de temperatura, es uno de los principales factores que rigen las características del movimiento de onda detectado.
“Este efecto –señala David Jess- es similar a cómo una guitarra acústica cambia el sonido que emite a través de la forma de su cuerpo hueco. Si pensamos en esta analogía, podemos ver cómo las ondas capturadas en el Sol pueden crecer y cambiar a medida que salen de su superficie y se mueven hacia las capas exteriores y exteriores".
La comunidad mundial de Física está haciendo planes para realizar más investigaciones utilizando los telescopios solares de última generación que estarán disponibles en los próximos años, como el Telescopio Solar Europeo (EST), que se instalará en Canarias.
Los investigadores también han encontrado que el grosor de la cavidad de resonancia, la distancia entre los cambios significativos de temperatura, es uno de los principales factores que rigen las características del movimiento de onda detectado.
“Este efecto –señala David Jess- es similar a cómo una guitarra acústica cambia el sonido que emite a través de la forma de su cuerpo hueco. Si pensamos en esta analogía, podemos ver cómo las ondas capturadas en el Sol pueden crecer y cambiar a medida que salen de su superficie y se mueven hacia las capas exteriores y exteriores".
La comunidad mundial de Física está haciendo planes para realizar más investigaciones utilizando los telescopios solares de última generación que estarán disponibles en los próximos años, como el Telescopio Solar Europeo (EST), que se instalará en Canarias.
Referencia
A chromospheric resonance cavity in a sunspot mapped with seismology. David B. Jess et al. Nature Astronomy (2019). DOI: https://doi.org/10.1038/s41550-019-0945-2
A chromospheric resonance cavity in a sunspot mapped with seismology. David B. Jess et al. Nature Astronomy (2019). DOI: https://doi.org/10.1038/s41550-019-0945-2